تقلید از چشم انسان در دوربین‌های رباتیک

این گروه تحقیقاتی با هدایت دانشگاه مریلند با الهام از نحوه کار چشم انسان یک سامانه دوربینی نوآورانه ابداع کرده‌اند که از حرکات غیرارادی مورد استفاده چشم برای حفظ دید روشن و پایدار در طول زمان، تقلید می‌کند. نمونه اولیه ساخته شده توسط این گروه با نام «دوربین رویدادی ارتقا یافته با میکروساکد» (AME-EV) در مقاله‌ای در نشریه رباتیک علم تشریح شده است.

پیشرفت در فناوری دوربین ثبت وقایع

بوتائو هی دکترای علوم رایانه از دانشگاه مریلند و مولف اصلی این مقاله می‌گوید: دوربین‌های ثبت وقایع (Event Camera) یک فناوری نسبتا جدید است که نسبت به دوربین‌های سنتی عملکرد بهتری در زمینه دنبال کردن اشیای متحرک دارند. اما دوربین‌های ثبت وقایع امروز برای ثبت تصاویر شفاف در زمانی که حرکات زیادی وجود دارد مشکل دارند.

وی افزود: این یک مشکل بزرگ است؛ زیرا ربات‌ها و بسیاری دیگر از فناوری‌ها از قبیل خودروهای بدون راننده برای واکنش صحیح به تغییرات در محیط نیازمند تصاویر دقیق و بموقع هستند. از این رو از خودمان سوال کردیم انسان‌ها و حیوان‌ها چگونه تمرکز دید خود بر یک شئ در حال حرکت را تضمین می‌کنند؟

تقلید از حرکات چشم انسان

پاسخ برای گروه تحقیقاتی هی حرکات کوچک و سریع چشم است که زمانی که فرد تلاش می‌کند بر دید خود تمرکز کند بطور ناخودآگاه روی می‌دهند و به این حرکات «میکروساکد» (microsaccades) گفته می‌شود. چشم انسان از طریق این حرکات کوچک و سریع می‌تواند تمرکز خود را بر روی یک شئ و خصوصیات بصری آن مانند رنگ و عمق و سایه بطور صحیح در طول زمان حفظ کند.

هی گفت: نتیجه گرفتیم همانطور که چشم‌ ما نیازمند این حرکات کوچک برای حفظ تمرکز خود است، یک دوربین هم می‌تواند از چنین اصلی برای گرفتن تصاویر روشن و دقیق بدون تار شدن ناشی از حرکت استفاده کند.

این محققان موفق شدند از طریق وارد کردن یک منشور چرخنده داخل AMI-EV برای تغییر مسیر پرتوهای نور جذب شده توسط لنز، میکروساکدها را بازتولید کنند. حرکت چرخشی مداوم منشور حرکات طبیعی داخل چشم انسان را شبیه‌سازی کرد و این به دوربین اجازه داد تا همانند چشم انسان بتواند جزئیات تصویر ثبت شده یک جسم را تثبیت کند. این محققان سپس نرم‌افزاری برای تحکیم کردن تصاویر تولید کردند.

یانیس آلومونوس از مولفان این مقاله و استاد علوم رایانه در دانشگاه مریلند، اختراع این محققان را یک گام بزرگ به جلو در حوزه بینایی رباتیک می‌داند و می‌گوید: زمانی که شما با ربات‌ها سر و کار دارید به جای چشم از دوربین و به جای مغز از رایانه استفاده می‌کنید و وجود دوربین‌های بهتر به معنی ادراک و واکنش‌های بهتر برای ربات‌ها خواهد بود.

این محققان بر این باورند این نوآوری آنها پیامدهای مهمی فراتر از رباتیک و دفاع ملی خواهد داشت. دانشمندان مشغول به کار در صنایع متکی بر تصاویر دقیق و شناسایی اشکال، مداوم به دنبال راه های ارتقای کیفیت دوربین‌ها هستند و AMI-EV می‌تواند راه حل کلیدی برای مشکلات آنها باشد.

آلومونوس خاطرنشان کرد: این سامانه دوربین نوین می تواند بسیاری مشکلات خاص را حل کند از جمله اینکه به خودروهای بدون راننده کمک کند تا تشخیص دهد چه چیزی در مسیر قرار دارد و چه چیزی در مسیر نیست. این دوربین جدید راه را برای بسیاری سامانه‌های پیشرفته و توانمند هموار می‌کند.